JPH0794596B2

JPH0794596B2 - 封止用樹脂組成物

Info

Publication number: JPH0794596B2
Application number: JP62263271A
Authority: JP
Inventors: 和弘沢井
Original assignee: 東芝ケミカル株式会社
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1987-10-19
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPH01104649A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、低応力で耐湿性、半田耐熱性に優れた電子・
電気部品等の封止用樹脂組成物に関する。

（従来の技術）従来、ダイオード、トランジスタ、集積回路などの電子
部品を熱硬化性樹脂を用いて封止する方法が行われてき
た。この樹脂封止は、ガラス、金属、セラミックを用い
たハーメチックシール方式に比較して経済的に有利なた
めに広く実用化されている。封止用樹脂として使用され
る熱硬化性樹脂の中でもエポキシ樹脂が最も一般的に用
いられている。エポキシ樹脂は酸無水物、芳香族アミ
ン、ノボラック型フェノール樹脂等の硬化剤が用いられ
ている。これらの中でもノボラック型フェノール樹脂を
硬化剤としたエポキシ樹脂は、他の硬化剤を使用したも
のに比べて、成形性、耐湿性に優れ、毒性がなく、かつ
安価であるため半導体封止材料として広く用いられてい
る。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、近年、半導体集積回路の分野において、素子の
高集積化、ペレットの大形化が進み、これまでのノボラ
ック型フェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂で
は、成形硬化時に収縮して半導体素子に応力がかかり、
信頼性に劣るという欠点があった。そして、こうした樹
脂を使用した成形品（封止品）の温寒サイクルテストを
行うと、ベンディングワイヤのオープン、樹脂クラッ
ク、ペレットクラックが発生し、電子部品として機能が
果せなくなるという欠点がある。更に、現在半導体装置
の組付け工程の自動化が推進されている。例えばフラッ
トパッケージ型の半導体装置を回路基板に取り付ける場
合、従来はリードピン毎に半田付けを行っていたが、最
近では半導体装置全体を250℃以上に加熱した半田浴に
浸漬して、半田付けを行う方法が採用されている。従来
のエポキシ樹脂を用いたもので成形品全体の半田浴浸漬
を行うと、樹脂と半導体ペレットおよびフレームとの間
に剥がれが生じ著しい耐湿性劣化を招くという欠点があ
った。

本発明は、これらの欠点を解消するためになされたもの
で、低応力で耐湿性、半田耐熱性、耐クラック性に優れ
た封止用樹脂組成物を提供することを目的としている。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重
ねた結果、ノボラック型フェノール樹脂を硬化剤とした
エポキシ樹脂の三次元構造中に、それとは相互に関与し
ない別の網目構造として、ビスマレイミドを熱重合した
ポリイミド樹脂を導入することにより、低応力で耐湿
性、半田耐熱性および耐クラック性に優れた組成物が得
られることを見いだし、本発明を完成したものである。

すなわち、本発明は、（Ａ）（ａ）エポキシ樹脂中に、ビスマレイミドを熱
重合させた（ｂ）ポリイミド樹脂を均一に分散混合した
樹脂混合物（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および（Ｃ）無機質充填剤を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して、前記ポリ
ミイド樹脂を0.01〜30重量％含有し、また前記無機質充
填剤を25〜90重量％含有することを特徴とする封止用樹
脂組成物である。そして、樹脂混合物はエポキシ樹脂10
0重量部に対し、ビスマレイミド0.1〜100重量部を配合
し、エポキシ樹脂中でビスマレイミドを熱重合させてポ
リイミド樹脂化し、それをエポキシ樹脂中に均一に分散
混合したものであり、またエポキシ基（ｉ）とフェノー
ル性水酸基（ii）との当量比［（ｉ）／（ii）］が0.1
〜10の範囲内ある封止用樹脂組成物である。

本発明に用いる（Ａ）樹脂混合物は、（ａ）エポキシ樹
脂中に（ｂ）ポリイミド樹脂を均一に分散混合したもの
である。（ａ）エポキシ樹脂としては、その分子中にエ
ポキシ基を少なくとも２個有する化合物である限り分子
構造、分子量などに特に制限はなく、一般に封止材料に
使用されているものを広く包含することができる。例え
ばビスフェノール型の芳香族系、シクロヘキサン誘導体
等の脂環族系、さらに次の一般式で示されるエポキシノ
ボラック系等の樹脂が挙げられる。

（式中、Ｒ¹は水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基
を、Ｒ²は水素原子又はアルキル基を、ｎは１以上の整
数を表す）。

これらは単独もしくは、２種以上の混合系として使用す
る。

樹脂混合物の他の成分である（ｂ）ポリイミド樹脂とし
ては、ビスマレイミドを熱重合してポリイミド樹脂化し
たものである。このポリイミド樹脂は、全体の樹脂組成
物に対し0.01〜30重量％含有することが望ましい。その
割合が0.01重量％未満では、低応力、半田耐熱性に効果
がなく、また30重量％を超えると成形性が悪くなり実用
に適さず好ましくない。ビスマレイミドとしては、次の
一般式を有するもので、マレイン酸２モルとジアミン１
モルとを反応させて得られるものであれば広く使用する
ことができる。

［式中、Ｒ¹は水素原子又はアルキル基、Ｘは（ここでＲ²は水素原子、塩素原子又はアルキル基、Ｔ
は−Ｏ−、−CH₂−、−SO₂−又は−Ｓ−Ｓ−、ｍは１〜
６の整数を表す）である２価基を表す］具体的な化合物として、N,N′−4,4′−ジフェニルメタ
ンビスマレイミド、N,N′−メチレンビス（３−クロロ
−ｐ−フェニレン）ビスマレイミド、N,N′−4,4′−ジ
フェニルスルフォンビスマレイミド、N,N′−4,4′−ジ
フェニルエーテルビスマレイミド、N,N′−エチレン−
ビスマレイミド、N,N′−ヘキサメチレンビスマレイミ
ド等が挙げられ、これらは単独もしくは２種以上混合し
て使用する。

樹脂混合物は通常次のようにして製造する。万能混合
機、加熱反応釜、ニーダ等を用いてエポキシ樹脂を120
℃以上に加熱溶融させた後、ビスマレイミドを加えて30
分以上加熱攪拌を行う。加熱溶融したエポキシ樹脂中に
おいて、ビスマレイミドが熱重合してポリイミド樹脂化
し、更にポリイミド樹脂がエポキシ樹脂中に均一に分散
混合されて樹脂混合物となる。この場合ビスマレイミド
は、エポキシ樹脂100重量部に対し、0.1〜100重量部配
合することが望ましい。0.1重量部未満では低応力、半
田耐熱性に効果なく、また100重量部を超えると成形性
が劣り好ましくない。

本発明に用いる（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂とし
ては、フェノール、アルキルフェノール等のフェノール
類とホルムアルデヒドあるいはパラホルムアルデヒドを
反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂および
これらの変性樹脂、例えばエポキシ化もしくはブチル化
ノボラック型フェノール樹脂等が挙げられ、これらは単
独もしくは２種以上混合して使用する。ノボラック型フ
ェノール樹脂の配合割合は、前記（ａ）エポキシ樹脂の
エポキシ基（ｉ）と（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂
のフェノール性水酸基（ii）との当量比［（ｉ）／（i
i）］が0.1〜10の範囲内にあることが望ましい。この当
量比が0.1未満もしくは10を超えると、耐湿性、成形作
業性および硬化物の電気特性が悪くなり、いずれの場合
も好ましくない。従って、上記の範囲内に限定するのが
よい。

本発明に用いる（Ｃ）無機質充填剤としては、シリカ粉
末、アルミナ、三酸化アンチモン、タルク、炭酸カルシ
ウム、チタンホワイト、クレー、マイカ、ベンガラ、ガ
ラス繊維、炭素繊維等が挙げられ、これらの中でもシリ
カ粉末やアルミナが好ましく用いられる。無機質充填剤
の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して、25〜90重量
％含有することが望ましい。その割合が25重量％未満で
は耐湿性、耐熱性、機械的特性および成形性に効果な
く、また90重量％を超えるとかさばりが大きくなり成形
性が悪く実用に適さない。

本発明の封止用樹脂組成物は、樹脂混合物、ノボラック
型フェノール樹脂、無機質充填剤を必須成分とするが、
必要に応じて例えば天然ワックス類，合成ワックス類，
直鎖脂肪酸の金属塩，酸アミド，エステル類パラフィン
類などの離型剤、塩素化パラフィン，ブロムトルエン，
ヘキサブロムベンゼン，三酸化アンチモンなどの難燃
剤、カーボンブラック，ベンガラなどの着色剤、シラン
カップリング剤、種々の硬化促進剤等を適宜添加配合す
ることもできる。

本発明の封止用樹脂組成物を成形材料として製造する場
合の一般的な方法は、エポキシ樹脂中にビスマレイミド
を熱重合させたポリイミド樹脂を均一に分散混合した樹
脂混合物、ノボラック型フェノール樹脂、無機質充填剤
およびその他を所定の組成比に選んだ原料組成分をミキ
サー等によって充分均一に混合した後、更に熱ロールに
よる混合処理を行い、次いで冷却固化させ、適当な大き
さに粉砕して成形材料とする。こうして得られた成形材
料は電子部品又は電気部品の封止、被覆、絶縁等に適用
することができる。

（作用）エポキシ樹脂中に、ビスマレイミドを熱重合させたポリ
イミド樹脂を均一に分散混合した樹脂混合物を用いたこ
とによって、ノボラック型フェノール樹脂を硬化剤とし
たエポキシ樹脂の三次元構造の他に、その構造と互いに
関与しないポリイミド樹脂の三次元構造ができるため、
樹脂組成物の耐熱性を大巾に向上させ、半田浴に浸漬し
ても耐熱性劣化が少なく、また、応力緩和効果が大きい
ものである。

（実施例）次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例によって限定されるものでない。以
下の実施例および比較例おいて「％」とあるのは「重量
％」を意味する。

実施例１クレゾールノボラックエポキシ樹脂（フェノール当量21
5）18％相当分にビスマレイミド３％相当分を熱重合さ
せたポリイミド樹脂との樹脂混合物21％、ノボラック型
フェノール樹脂（フェノール当量107）９％、溶融シリ
カ粉末69％、硬化促進剤0.3％、エステル系ワックス0.3
％およびシランカップリング剤0.4％を常温で混合し、
更に90〜95℃で混練して冷却した後、粉砕して成形材料
を製造した。得られた成形材料を170℃に加熱した金型
内にトランスファー注入し硬化させて成形品（封止品）
を得た。この成形品について耐湿性、応力等に関連する
諸特性を試験し、その結果を第１表に示した。低応力、
耐湿性、特に半田浸漬後の耐湿性に優れ、本発明の顕著
な効果が認められた。

実施例２クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量21
5）16％相当分にビスマレイミド７％相当分を熱重合さ
せたポリイミド樹脂との樹脂混合物23％、ノボラック型
フェノール樹脂（フェノール当量107）７％、シリカ粉
末69％、硬化促進剤0.3％、エステル系ワックス0.3％お
よびシラン系カップリング剤0.4％を実施例１と同様に
混合、混練、粉砕して成形材料を製造した。次いで実施
例１と同様にして成形品を得、その成形品について耐湿
性、応力等に関連する諸特性を試験したのでその結果を
第１表に示した。本発明の顕著な効果が認められた。

比較例クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量21
5）20％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール
当量107）10％、シリカ粉末69％、硬化促進剤0.3％、エ
ステル系ワックス0.3％およびシラン系カップリング剤
0.4％を実施例１の場合と同様にして成形材料を製造し
た。この成形材料を用いて成形品とし、成形品の諸特性
について実施例１と同様にして試験をしたのでその結果
を第１表に示した。

＊1:クラック数は、30×25×5mmの成形品の底面に25×2
5×3mmの銅板を埋め込み、−40℃と＋20℃の恒温槽に30
分間ずつ入れ、15サイクル繰り返した後の樹脂クラック
を調査した。

＊2;封止用樹脂組成物（成形材料）を用いて２本のアル
ミニウム配線を有する電気部品を170℃で３分間トラン
スファー成形し、その後180℃で８時間硬化させた。こ
うして得た封止電気部品100個について、120℃の高圧水
蒸気中で耐湿試験を行い、アルミニウム腐蝕による50％
の断線（不良発生）の起こる時間を評価した。

＊3:封止用樹脂組成物（成形材料）を用いて２本のアル
ミニウム配線を有する電気部品を通常の42アロイフレー
ムに接着し、170℃で３分間トランスファー成形し、５
×10×1.5mmのフラットパッケージ型成形品を得て、そ
の後180℃で８時間後硬化を行った。この成形品を予め4
0℃,90％RH,100時間の吸湿処理をした後、250℃の半田
浴に10秒間浸漬した。その後、127℃,2.5気圧の飽和水
蒸気中でプレッシャークッカーテスト（PCT）を行い、
アルミニウム腐蝕による断線を不良として評価した。

＊4:DIP16ピンリードフレームのアイランド部に市販の
ストレインゲージを接着し、180℃で８時間硬化させた
後の歪を測定した。

［発明の効果］以上の説明および第１表からも明らかなように、本発明
の封止用樹脂組成物は、低応力で耐湿性、半田耐熱性、
耐熱性に優れているため、ボンディングワイヤのオープ
ンや樹脂クラック、ペレットクラックの発生がなく、か
つ硬化時の収縮による応力が低く、250℃以上の半田浴
浸漬後においても優れた特性を示し、これを使用するこ
とによって信頼性の高い電子・電気部品を得ることがで
きる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）（ａ）エポキシ樹脂中に、ビスマ
レイミドを熱重合させた（ｂ）ポリイミド樹脂を均一に
分散混合した樹脂混合物（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および（Ｃ）無機質充填剤を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して、前記ポリ
イミド樹脂を0.01〜30重量％の割合で含有し、また前記
無機質充填剤を25〜90重量％含有することを特徴とする
封止用樹脂組成物。
【請求項２】樹脂混合物は、エポキシ樹脂100重量部に
対し、ビスマレイミド0.1〜100重量部を配合し、エポキ
シ樹脂中でビスマレイミドを熱重合させてポリイミド樹
脂化し、それをエポキシ樹脂中に均一に分散混合したも
のである特許請求の範囲第１項記載の封止用樹脂組成
物。
【請求項３】エポキシ樹脂のエポキシ基（ｉ）とノボラ
ック型フェノール樹脂のフェノール性水酸基（ii）との
当量比［（ｉ）／（ii）］が0.1〜10の範囲内にある特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の封止用樹脂組成
物。